电机拆散件中定子铁芯测试技术研究

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(宁德出入境检验检疫局,福建 福安 355017)

电机拆散件中定子铁芯测试技术研究

雷奶华，温韵光，汤绍钊，叶德住

(宁德出入境检验检疫局,福建 福安 355017)

由于生产配套和出口关税等原因，很多出口企业不进行整机生产，只生产电机定子给国外配套。根据电机等值电路原理，针对电机拆散件中的定子铁芯进行检测，设计了定子的安装结构，提出了测试控制系统的硬件构成，依据电机标准对定子进行出厂检测，结合具体型号电机的合格区设置，对电机拆散件中的定子铁芯进行质量把关，从试验数据分析可以看出，测试方案是可行有效的。

电机拆散件;定子;测试

0 引言

电机拆散件指的是将整台电机产品进行拆散、分类包装的产品。电机拆散件有成套拆散件和非成套拆散件。成套拆散件是指将整台产品进行拆散，分类包装出口，所有零部件进行组装后是一台完整的电动机或发电机。非成套拆散件是指仅出口产品的主要零部件，且其主要零部件已构成整机特征或价值的60%，但重新组装后则是一台非完整产品，有一定配件的缺失。由于生产配套和出口关税等原因，很多出口企业只生产电机定子给国外配套，在生产中就需要对定子进行检验，控制拆散件中定子的质量。

1 等效电路分析

由电机学知道，根据等值电路原理，用静止的转子来代替旋转的转子，从而计算转子的等效电阻和等效电流[1]。T型稳态等效电路如图1所示，静止的电阻为R，电抗为X，转子电动势为E20,R1,X1表示固定的电阻和电抗，转子电流为:

功率因数角为：

图1 电机T型稳态等效电路

转子电流和转子感应电动势的频率仍然保持不变，用静止等效电路进行替代转动的电机电路，替代前后的电流和功率因数应保持一致，定子损耗应保持不变[2]。这样，可以通过如下的公式进行分析得到等效的定子损耗[3]。

(1)

(2)

2 测试方案

给定子匹配一个同型号的转子，用快速检测工装，将定子铁芯安装在检测台子上，再用检测系统对定子进行检测，利用合格区对检测数据进行判断。

2.1 定子快速检测工装

定子快速检测工装如图2所示，定子、转子快速检测工装与传统的电机检测工装相比，具有独特的优点。一是左侧的轴承座安装方式发生变化，工装从中部分开，通过前后两侧的内六角螺钉联接方式锁紧，左侧轴承座最明显的特点是可以上下分开安装，减轻工装重量；二是右侧的轴承座安装方式采用蝴蝶片式安装，在轴承座上部和中部间设计了一个蝴蝶片式结构，在前后两侧方向通过一个独特的固定块结构作为蝴蝶片转轴的轴孔座，使上部轴承座可绕着此固定块的轴孔座顺时针方向旋转。

将转子转轴装到左右两侧轴承座上，将锁紧螺钉全部锁紧，调试好轴承座底部的位置后，将轴承座底部、电机支座固定锁紧。在检测时,装上电机定子，再将右侧上部分轴承座逆时针方向旋转，同时装上左侧轴承座上部分，左右两侧的上下轴承座都已对接好，通过螺栓锁紧上下轴承座即可,方便简单。

图2 定子快速检测工装

2.2 检测控制系统

控制系统结构原理如图3所示，整个测试包含5个工位。冷态直流电阻测量仪，分9次分别测量被试品三相绕组的冷态直流电阻，每一次测量的持续时间为3 s，取3次测量的算术平均值作为该相绕组的直流电阻，绕组测量完毕后，按照预置的合格区判定原则判定各相绕组的测量结果；耐电压模块测量相间和绕组对地的耐电压，每相测试1次，不击穿即为合格；绝缘电阻测量模块分别测量被试品相间和绕组对地的绝缘电阻值，每次测量持续2 s，重复3次，取平均值作为试验判定值；配置的电气参数仪器，主要是进行空载试验和堵转试验，读出定子的空载电流、空载损耗以及堵转电流等[4]。

主控计算机与试验电源以及PLC接口之间采用现场总线连接，控制主机通过多路可并行工作的串口通讯实现产品试验数据的并行采集。由PLC执行设备的起停控制、试验接口转换和自动化检测流水线的步进控制，实时监测系统设备硬件工作状态，提供人工指令采集与判断、仪器设备分合闸状态监控以及控制指令执行结果判别等任务[4]。被试定子检测出的数据与对应的合格区对比，合格产品入库，对于不合格的产品进行返工返修。

图3 控制系统结构原理

2.3 检测流程

对于定子的质量控制，按图4的流程图所示进行检测，先进行外观检查，再做耐压试验和匝间绝缘试验，如果试验不通过，马上进行返工返修后，再进入流程。耐压试验的电压为1 000+2UN(UN为定子的额定电压)，试验时间为1 min,击穿电流为10mA；匝间绝缘试验则是通过匝间耐压仪进行试验，先设置匝间耐压波形，如果波形重合，则合格，如果波形不重合或是定子有损坏异常等，则为不合格，匝间试验电压推荐值为单相2 100V，三相的定子电压为2 500V，施加时间一般为1～3 s[5]。需要注意的是匝间试验，如果波形不重合，而波形与设置的波形相似且面积相一致，则认为定子也是合格的。对于后面进行的空载和堵转试验，其检测数据使用合格区进行对比，落在合格区内则为合格，不在合格区的范区内则为不合格[6]。

图4 定子检测流程

3 样机试验及数据分析

针对MS系列铝壳电机定子铁芯的测试，在抽样的企业生产中，对于空载试验和堵转试验，定子规格在80～112之间，推荐的合格区如表1所示。

表1 MS系列电机定子合格区

对于定子，选取1个定子型号MS100L1-4，其检测出的空载电流为3.61 A,空载功率为232.46 W,堵转电流为5.38 A，堵转功率为490W，对照表1的MS系列电机定子合格区，其结果都在合格区范围内。配上一个转子，装在图2所示的工装上,进行定子损耗试验，检测得出定子匹配的电机负载曲线如图5所示。图5中P1为输入功率，P2为输出功率，I为输入电流，S为转差率，PF为功率因数。按图2装配，从图5的检测曲线可以看出，检测出的定子铜耗损耗为215 W左右，而完整电机的定子铜耗为219.6 W，仅相差4.6 W。检测得出定子匹配的电机空载曲线如图6所示，U0为空载电压，Un为额定电压，I0为空载电流，P0为空载功率，定子铜耗为P0′,从检测曲线上可以得出，定子铜耗约为80W，而完整电机的空载定子铜耗为82.9 W。因此，采用图2的方法安装并检测定子铁芯的测试方法是可行的，可以在电机拆散件中进行。

图5 定子匹配的电机负载曲线

图6 定子匹配的电机空载曲线

4 结束语

针对电机工厂中不进行整机生产，只生产做配套的定子，采用匹配同型号的转子，从而检测定子的耐压、匝间绝缘、空载和堵转等性能，进行定子质量把关。在实际的生产过程中，厂家可以结合定子的形状对快速安装工装在高度和宽度上进行适当地调整。由于检测控制系统在功能上采用模块化，厂家也可以对检测项目进行适当地增减，以便结合自己的产品更加快速地进行定子的出厂检验。

[1] 许实章.电机学[M].北京:机械工业出版社,1981.

[2] 党存禄，周超英，张晓英.异步电机等效电路的简明推导及分析[J].微电机，2011,44(2):89-91.

[3] 姚伟，施文济.异步电机的三种动态等效电路[J].电机与控制应用，2006,33(7):21-24.

[4] 吴琴琴，孔令波，盛露华.小功率电机出厂试验检测线的设计[J].电动工具，2010(2):13-14.

[5] 王卫平.定子开口槽感应电机空载损耗分析[J].电机技术，2009(1):43-45.

[6] 王益全，张炳义.电机测试技术[M].北京：科学出版社,2004.

Test Technology Research of Stator of Motor Breakup Piece

LEINaihua,WENYunguang,TANGShaozhao,YEDezhu

(Ningde Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau,Fuan 355017,China)

Because of produce match and export tax, a lot of motor factories produce stator only.In accordance to the principle of equivalent circuit of asynchronous motor,the current and power of noload and blockup were analyzed.Aim at the stator in the motor factory which produce the stator only,the frock was designed to test the stator in the paper.The hardware structure of the testing control system was put forward. Matched a rotor,the stator was tested in electromotor standard.Compared to the checkout extent of the motor type,we checked on the quality of motor breakup stator.From the testing data,we can see, the testing project was effective.

motor breakup piece;stator;test

2014-07-24

国家质检总局科技计划项目(2014IK198)

TM306

A

1001-2257(2014)11-0021-03

雷奶华(1979-),男,畲族，福建福安人,工程师，工学硕士，研究方向为电机控制与检测；温韵光(1965-)，男，福建福安人，工程师，研究方向为电机设计与检验。